浅析建筑保温材料

我国对建筑节能日益重视，从1986年颁布的G26-86民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）要求的节能率30°%到1995年颁布的G26-95民用建筑节能设计标准（采暖居住部分）的50%，直到目前的节能65%标准，主要体现在外围护结构传热系数的降低。而外围护结构的传热系数的大小主要取决于保温材料的使用。保温材料主要分为有机保温材料和无机保温材料，其中以聚苯乙烯泡沫塑料和聚氨酯硬泡为主的有机保温材料近几年在北方寒冷地区占据了绝对的主导地位。但是，随着有机保温材料的大面积使用，问题也随之而来。2009年2月9日的央视配楼火灾和2010年11月15日的上海胶州路高层大楼火灾，燃烧过后的残垣和逝去的生命，向有机保温材料的使用敲响了警钟。本文对比分析了有机保温材料和无机保温材料的优缺点，给出了建筑节能领域保温材料的使用和发展建议。

1、有机保温材料目前，建筑中常用的有机保温材料主要有膨胀聚苯板（EPS）、挤塑聚苯板（XPS）和发泡聚氨酯（PU）等。

其主要优点为质轻、致密性高、保温隔热性好等，尤其是保温隔热性好使得其能够得到广泛推广。

有机保温材料在建筑外墙上的使用主要为聚苯板及聚氨酯硬泡薄抹灰保温体系，由墙体结构层、保温层、保护层和饰面层四部分构成。这些体系虽然在推广应用中取得了较好的效果，并在不断改进完善，但是仍存在不少问题，主要表现为裂缝、安全性和耐久性差等。

裂缝是一个较为普遍的问题。其起因主要为温度变形和风荷载的作用。温度变形主要体现在两方面，一方面是保温层在温度超过70C时将产生不可逆的收缩变形而导致开裂，另一方面保温层和聚合物抗裂砂浆的导热系数的巨大差异，在表面温度产生较大变化时，抗裂砂浆难以承受较大温降而开裂。所示为温度变形造成某工程的外墙开裂情况。风荷载的作用主要由于聚苯板通常以点粘方式铺设在结构层上，存在较大空腔，在风荷载的长期反复作用下，容易对保温层产生破坏。尤其是背风面墙体承受负风压时，严重时会导致保温层的局部或全部脱落。

安全性能主要体现在防火性能和表面瓷砖脱落两个方面。聚苯板和聚氨酯发泡均为有机化合物，属于可燃易燃材料。虽然出现了一些具有阻燃性的聚苯板和聚氨酯硬泡，但均未达到难燃材料等级，防火性能仍然未从根本上解决。而且，有机保温材料不耐高温，在100C左右就软化，一旦发生火灾，火焰不仅往上迅速扩大火势，软化的有机液滴带着火往下滴落引燃其他可燃物，火势扩展迅猛难以施救。再者，有机化某工程外墙聚苯板外保温体系墙面开裂合物燃烧时产生大量的有毒烟气，这是导致火灾中人员伤亡的最直接的原因。另外，由于瓷砖较重，黏结在墙面也易发生脱落而造成危险。

瞬间负风压区毫有机保温材料黏结空腔造成外墙裂缝示意图耐久性主要体现在有机保温材料固有的易老化和粉化的特点，一般来说使用年限约为2030年。而我国一般的居住和公共建筑的设计寿命在50年以上。两者寿命的不匹配导致了不久的将来大量建筑在使用中途需维修或重新更换保温材料。我国居住建筑多为小高层、高层甚至超高层，这就成为一项消耗资源和财力的巨大工程。而且由于目前的有机保温材料均以石油为原料，在石油资源日益短缺的情况下，其大量使用必将受到制约。

2、无机保温材料目前，无机保温材料可分为三类：一类为自保温墙体的构成材料，如泡沫混凝土、加气混凝土、桂藻土制品、硅酸钙绝热制品等；一类为岩棉、玻璃棉等无机保温纤维；还有一类为添加保温骨料的保温砂浆。

无机保温材料的主要优点在于：防火阻燃、变形系数小、抗老化、性能稳定、生态环保性好、不消耗有机资源、利用废料、与墙基层和抹面层结合较好、安全稳固性好、使用寿命长等。其缺点进行分类说明：对于泡沫混凝土及加气混凝土等，由水泥、石灰及发泡剂或发气剂等外加剂配制而成，具有多孔、轻质、隔声等优点。但是，其缺点为强度较低，承重性能不及其他墙体；干燥收缩值较大且与砂浆黏结不牢固，导致粉刷层空鼓、开裂等。而且，其保温隔热性能不如有机保温材料，在北方寒冷和严寒地区，难以满足现有节能标准要求。

对于岩棉、玻璃棉等无机保温纤维，保温效果较好，其缺点是易变形不耐挤压，且不耐水，防火温度也较低。

对于无机保温砂浆，目前主要有胶粉玻化微珠保温砂浆一玻化微珠属于无机保温骨料，是经烧制加工而成，属不燃材料。胶粉玻化微珠保温砂浆的耐候、环保和防火性能优于其他保温材料，具有优良的保温隔热性能。复合硅酸盐保温砂浆是国内近期研发的一种新型无机复合保温砂浆，主要由无机胶结料、硅酸铝、矿物填料、增强增粘组分以及轻骨料如玻化微珠、陶砂等配制而成。稀土保温砂浆由稀土、矿棉和玻化微珠作为轻质保温隔热骨料配制而成，造价较高。有机无机复合的胶粉聚苯颗粒浆料，其具备无机保温材料的优点，如强度高，与基层黏结良好，不易产生裂缝和空鼓，不必用锚栓与墙体拉结，便于施工，适用范围广，综合造价低等。其缺点为容重较大、致密性和可加工性较差、保温隔热性能不如有机保温材料，难以满足寒冷地区和严寒地区的节能要求。

3、结论和建议以上分析了有机保温材料和无机保温材料的优缺点。有机保温材料的主要优点在于质轻、致密性高和保温隔热性能好，主要缺点在于裂缝、安全性和耐久性不好。而无机保温材料的主要优点在于防火阻燃、变形系数小、抗老化、使用寿命长、生态环保性好，主要缺点在于容重较大、致密性和可加工性较差，保温隔热性能不如有机保温材料。

是否因为有机保温材料的缺点尤其是防火安全性能差就应该完全摒弃有机保温材料而只发展无机保温材料呢答案也不尽然。有机保温材料和无机保温材料优劣势互补明显，在不同地区不同场合就应该合理选用保温材料。

在防火要求高的建筑宜尽量采用无机保温材料，如城市中的公共建筑和高层建筑。在北方寒冷地区和严寒地区要求节能率较高的建筑，在外墙和屋面保温中，可采用有机保温材料和无机保温材料复合应用来实现高节能率要求。如底层使用有机保温材料，面层再用足够厚度的无机保温材料（且无机保温材料必须完全覆盖有机保温材料）的复合保温构造实现。对于夏热冬冷地区农村低层、城镇多层居住建筑外墙外保温采用保温砂浆是可行的。而对于达到一定强度的无机保温材料制成的自保温墙体，最适合于广大农村及小城镇的低层居住建筑。

对于今后保温材料的发展趋势，主要有两点：①研究出保温隔热性能更好的、更适合于工程应用的无机保温材料；②研究出有机保温材料和无机保温材料复合的能结合二者优点而克服二者缺点的保温体系。